鐵路信號電源系統典型故障案例分析

李波

摘要：本文簡單介紹了鐵路信號系統中廣泛使用的鐵路信號智能電源屏的工作原理，通過對電源屏模塊、接線端子、集中UPS等典型故障案例分析，得出了智能電源屏維護管理的方法和注意事項，以指導現場電源屏設備維修。

關鍵詞：鐵路信號;智能電源屏;UPS

一、 引言

信號電源屏是電氣集中、自動閉塞、駝峰信號設備等的供電裝置，它將變壓器、穩壓器、整流器等組合起來，由工廠生產，以簡化施工和維修。它要滿足可靠、穩定、安全三大基本要求，供給信號設備所需的各種電源。信號電源屏最初于20世紀60年代后期出現在我國鐵路，幾經改進，正逐漸完善，而且不斷得到發展。

二、 電源屏工作原理

下面以北京國鐵路陽技術有限公司生產的DSG2系列智能信號電源屏為例介紹電源屏的工作原理。

DSG2系列鐵路信號電源屏是鐵路信號設備的專用供電設備，可分別向信號機、轉轍機、道岔表示、繼電器、軌道電路、微機監測、計算機聯鎖等設備提供穩定的交直流電源[1]。系統采用模塊化、智能化、標準化設計，可實現信號電源的智能化管理;能適應現場各種負荷種類及容量的需要。工頻交流電源采用“N+1”（N≤3）熱機備用工作方式，直流電源模塊采用“N+M”并聯冗余工作方式。

兩路電源由防雷配電箱引線進入電源屏輸入端子，閉合輸入斷路器，電源經主、備輸入模塊轉換后，選擇一路可靠電源為電源屏其他模塊供電，屏與屏之間由屏間連線跨接，以保證各屏可靠供電，閉合各模塊輸入、輸出斷路器，電源屏正常供電。

1.輸入模塊

系統輸入為一主一備的“Y”型供電模式，電源屏內設有兩路輸入電源轉換電路，當某路供電電源發生故障或需要人為進行轉換時，能在0.15秒內轉換至另一路電源。

2.穩壓模塊

穩壓模塊采用數控補償穩壓方式，由補償變壓器、輸出繼電器、控制板組成。正常時輸出繼電器為吸合狀態，其常開接點閉合，輸出穩定的電源電壓，模塊面板上正常指示燈點亮;穩壓器故障時，輸出繼電器落下，其常閉接點閉合，輸出未經穩壓的電源電壓，模塊面板上故障指示燈點亮。智能儀表采集輸出電壓與電流進行分析處理，實時顯示輸出電壓和電流;電源屏采用分相穩壓方式，根據用戶要求，其配置的模塊容量和數量也不相同。

3.直流電源模塊

直流電源模塊采用電力電子技術，輸入電源經過AC-DC-DC變換后，輸出穩定的直流電源。系統配置時直流電源模塊采用“N+M”并聯冗余輸出的工作方式。

4.直流工頻模塊

站間聯系（閉塞）模塊采用“1+1”并聯工作。輸出電壓可在DC24V～120V范圍內分檔可調（6V/檔），在每束輸出電源的“+”輸出側均串有一只堵截二極管，模塊面板上設有窗口，打開后可調整變壓抽頭，對輸出電壓進行調節。

5.25Hz模塊

25Hz高頻模塊采用電力電子技術，輸入電源經過AC-DC-AC變換后，輸出兩束穩定的25Hz交流電源，通過鎖相技術，局部電源電壓恒定超前軌道電源電壓90°相位角。系統配置時25Hz電源模塊采用“1+1”熱機主備工作方式。

6.監測模塊

智能監測單元模塊能夠實時顯示各供電單元的工作情況及狀態信息，可將數據通過標準通信接口（注：標準通信接口RS-485在1#屏中）上傳上位機或微機監測系統[2]，支持歷史數據查詢。監測模塊內部裝有電池作為后備電源，當輸入停電時，監測系統維持正常采集、監測工作大于10分鐘。

三、 信號電源故障案例分析

1.案例一

（1）概況

某日某站全站信號停電，影響客車12列，延時84分鐘。

（2）原因

外電網Ⅰ、Ⅱ路均斷電造成全站信號設備停電，來電后沖擊損壞電源屏A屏內三塊電源模塊（聯鎖電源、列控中心電源和閉塞電源），全部更換后設備恢復正常。

2.案例二

（1）概況

某日，A站至B站間下行線軌道電路出現紅光帶，故障延時114分鐘，影響客車5列及貨車10列。

（2）原因

B站DHXD-F2站聯電源模塊故障、輸出防雷板短路，導致B站至A站站間聯系電源中斷，如圖2所示。

圖2DHXD-F2站聯電源模塊故障照片

3.案例三

（1）概況

某日，某中繼站由于電源屏停電，造成A站至B站自動閉塞區間18架通過信號機滅燈，故障影響正線行車超過2小時。

（2）原因

該中繼站電源屏輸入模塊交流電壓采樣板（A14C3S1-1）的N2端子松動，造成地線接地不良，致使電源屏不能正常工作，電源屏無輸出。

4.案例四

（1）概況

某日，某站調監設備故障，56分鐘后設備恢復使用，影響客車2列。

（2）原因

作業人員更換智能電源屏交流接觸器后，在給信息設備恢復供電時，把TDCS機柜內原本關閉的DIB板（無配線）打開，因兩塊DIB板地址碼相同，導致NPC尋址過程中無法識別DIB板的有效信息，造成TDCS灰屏。

5.案例五

（1）概況

某日，A站至B站站間某中繼站所轄上、下行區間軌道電路紅光帶、通過信號機滅燈故障，延時55分，影響客車2列。

（2）原因

該中繼站電源屏交流輸入模塊1內部交流接觸器A2端子（交流接觸器線苞使用）配線松動、接觸不良，造成交流接觸器接點誤動產生拉弧，形成大電流致使電源屏I、II路輸入液壓斷路器跳閘、電網供電中斷。隨后中繼站集中UPS電源開始工作，放電結束后造成中繼站信號設備斷電，導致區間軌道電路紅光帶、通過信號機滅燈。集中UPS三種供電方式如圖3所示。

四、 電源屏維護管理方法

1.軟件管理

電源屏監控機（監控單元）監控軟件的安裝、刪除必須經技術科主管工程師批準，由電子設備車間或廠家專業技術人員實施[3]。任何人未經批準，不得使用軟盤、U盤、光盤等在電源屏監控機（監控單元）上進行各種操作。

2.工程驗收

設備開通使用前，由電子設備車間（電源設備工區）、電子設備車間（信息工區）進行配線規格檢查，圖實核對，整機測試，各項報警試驗，各項轉換功能試驗，監控機（監控單元）各項監測指標、項目核對，監控機（監控單元）通信接口核對，并做好各項試驗檢查的記錄，責任人簽認存檔。

3.設備輪修

電子車間應按維修周期編制智能電源屏輪修計劃，經電務段審批后執行。該計劃同時納入所在現場車間的年表，確保生產任務完成。

4.日常維護

（1）系統檢查：配電箱、電源屏兩路交流輸入電源指示燈，蜂鳴器開關位置，告警消音開關位置，各種模塊工作狀態、模塊溫度正常，監控單元狀態。

（2）防雷器檢查：配電箱、電源屏防雷器的壓敏電阻片無異常，防雷單元顯示窗口呈綠色，氣體放電管不短路，防雷空開閉合，防雷輸出板亮綠燈。

（3）檢查線纜連接：插座連接良好，防雷和接地線纜、交流輸入線纜應連接可靠，線纜無局部過熱和老化現象，地線接地電阻不大于10歐姆。

（4）查驗實時數據：交流電壓實時顯示數據與實際電壓誤差不超過額定值的3% ，直流電壓實時顯示數據與實際電壓誤差不超過額定值的2% ，電流誤差不超過額定值的5%。

（5）檢查通信功能：交流屏、直流屏、各電源模塊與監控單元通信正常。

（6）檢查告警功能是否正常。

（7）風扇檢查：檢查各種電源模塊的散熱風扇工作情況，每月進行一次清潔工作，并適當注油（縫紉機油）。

（8）嚴禁操作各種信號電源采集器的地址開關或模塊電源的地址開關。

（9）對于主、備工作方式的模塊，每季進行一次倒用備用模塊工作（必須在天窗點內進行并做好防護），每半年對工控機進行一次清潔工作。

設備供應商應定期對設備運用情況進行回訪，指導設備的“用、管、修”。

5.測試管理

電源屏的整機測試，原則上直接通過微機監測進行測試。電源屏年度檢修時，必須用微機監測和儀表進行測試，并進行數據比對。發現不一致時，應反復校對和復核。測試結果作為基礎數據對監控機（監控單元）進行標調。

6.故障管理

智能電源屏發生故障時，應嚴格按照信號設備故障處理程序辦理。

現場車間（工區）不能處理的，由調度通知電子車間（電源設備工區）給于技術指導。仍不能恢復的，電子車間（電源設備工區）應立即趕赴現場進行處理。

故障處理時，應視實際情況取得供應商的技術指導，以減少故障損失。

五、 結束語

伴隨著我國鐵路的高速發展，鐵路信號技術取得了長足進步，現代化鐵路信號設備對供電提出了更高的要求，采用計算機技術和電力電子技術的信號智能電源屏得到廣泛應用。電源屏故障具有難度大、延時長的特點，因此對鐵路運輸造成嚴重的影響。本文通過對5種典型的電源屏故障案例分析，得出了電源屏維護管理方法，可供鐵路維修管理部門參考。

參考文獻

[1]李良偉.鐵路信號智能電源屏故障監測與分析[J].科學之友，2011（17）：154-155.

[2]田永平，劉延，賀密軍，付建華.鐵路信號電源使用現狀及改進建議調研報告（上海）[J].鐵道通信信號，2014，50（12）：5-8.

[3]趙祚義.鐵路信號電源屏存在的主要問題及產生原因[J].鐵道通信信號，2000（01）：4-6.